DE2132264A1 - Verdunstungswaermetauscher mit Injektor - Google Patents
Verdunstungswaermetauscher mit InjektorInfo
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Description
DR.-ING. WALTER ABlTZ DR. DIETER F. M O R F
DR. HANS-A. BRAUNS
Patentanwälte
Münchan,
?9. Juni 1971
Postanschrift/ Postal Address 8 München 80, Postfach 860109
Pienzenauerstraße 28
Telefon 483225 und 436415 Telegramme: Chemindus Mönchen Telex: (0)523992
Telefon 483225 und 436415 Telegramme: Chemindus Mönchen Telex: (0)523992
■ BAC 30
BALTIMORB] AIRCOIL COMPANY, Inc. Montevideo Road, Jessup, Maryland, V. St. A.
Verdunstungswärmetauscher mit Injektor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdunstungswärmetauscher
mit Injektor und insbesondere auf Sprühmuster, durch die das Luftpumpen und das Herstellen der Luft-Wassermischung
wirksam ausgeführt werden, um den Übergang einer Wärmemenge von dem Wasser auf die Luft in
Venturi-Rohren mit kreisförmigem Querschnitt zu erreichen.
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BAG 30 ^
Während das Prinzip einer Injektorpumpe seit langem bekannt
ist, siehe beispielsweise die USA-IM;entschrift 2 337 983, und es gleichfalls schon seit langem bekannt
ist, Wasser in einen V/ärmetauscher mit einem Zusammenfluss
auszustossen, siehe beispielsweise die britische Patentschrift 718 487, sind diese Konstruktionen nicht
hinreichend wirksam, um mit den Kühltürmen nach dem Gegenstromoder
dem Kreuzflussprinzip oder den Verdunstungskondensatoren moderner Bauart in Wettbewerb zu treten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wasser-Luft-Verhältnis vorzusehen, das eine ausgleichende
Atmung der Luft und gleichzeitig einen wirksamen Wärmeübergang einer Wärmemenge von dem Wasser auf die Luft
ermöglicht, so dass der Wärmeentzug mit gutem Wirkungsgrad gelingt.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, einen Kühlturm zu schaffen, der einfach gebaut ist und somit niedrige Kosten
verursacht.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung mehrerer Ausfüh-
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BAC 30
rungsbnispble unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser
zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines'Kühlturraes mit
Injektor, bei dem die Luft durch eine grössere Anzahl von kreisförmigen Venturi-Sektionen
gepumpt wird;
Fig. 2 eine Seitenansicht auf das Lufteinlassende der Vorrichtung nach Figur 1;
Fig. 3 eine Ansicht im Längsschnitt einer abgewandelten Ausführungsform der Sprühvorrichtung
nach der Erfindung, die wieder in Verbindung mit einer kreisförmigen Venturivorrichtung
steht;
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Figur 3;
Fig. 5 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, einer darüberhinausgehenaen Ausführungsform der Sprühanordnung
für die Verwendung im Zusammenhang mit einer kreisförmigen Venturi-Sektion;
Fig. 6 eine Teilansicht als Schnitt nach der Linie 6-6 der Figur 5;
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BAC 30
Fig. 7 eine Teilansicht ähnlich Figur 6, aber mit der Darstellung einer anderen Orientierung
der Wasserstrahlen;
Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer darüberhinausgehenden Ausführungsform,
wieder für die Verwendung in einem Venturi-Rohr mit kreisförmigem Querschnitt und
Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 der Figur 8,
In Figur 1 ist ein horizontaler Kühlturm mit Zusammenfluss und Injektor dargestellt, der einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, welcher durch die Seitenwandungen 10 und
11 sowie die oberen -und unteren Wandungen 12 und 15 begrenzt
wird. Links des Gehäuses, wie in Figur 1 gezeigt ist, befindet sich eine Platte 14, die eine grössere Anzahl
kleiner Venturi-Düsen 15 mit kreisförmigem Querschnitt
aufweistj die alle in die gleiche Richtung zeigen und
nahe beieinander angeordnet sind. Durch die Verwendung Tieler kleiner Venturi-Düsen ist es möglich, die gleiche
Verdampfungsfähigkeit zu erreichen wie mit einer einzigen grossen Düse.
BlC 30
Mittels der Anordnung nach den Figuren 1 und 2 wird das erforderliche Verhältnis der Venturi-Düsen aufrechterhalten,
ohne dass ein besonders Teil "bei irgendeiner der Düsen erforderlich ist. Dadurch ist klar, dass die Fertigung
der Einheit als ein Ganzes einfach und wirtschaft- ' lieh ist.
Links neben der Platte 14, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, sind sechs Eohre 16 parallel zueinander angeordnet
und werden mit Wasser aus einem gemeinsamen Sammelrohr 17 versorgt, siehe Figur 2. Die Rohre 16 kreuzen
die Mundstücke der Venturi-Röhren 15 diametral.
Zentrisch in Flucht mit der langen Achse eines jeden Venturirohres 15 ist eine Düse 18 angeordnet, die mit
Wasser aus einem der Rohre 16 versorgt wird. Um den Wärmeentzug durchzuführen, wird das Wasser dem Sammelrohr 17
zugeleitet und durch die verschiedenen Venturi-Rohre 15 in eine gemeinsame Mischkammer 19 niederstromseitig der
Venturi-Auslässe eingesprüht. In dieser Mischkammer 19 wird das Wasser und die Luft, die die verschiedenen Venturi-Hohre
verlassen, gemischt, und das Wasser fällt, zum Teil durch das Eigengewicht, in den Sumpf 20, während
der Rest aus dem Luftstrom mittels der Dunstausscheidevorrichtungen
21 abgeschieden wird und in Längsrichtung dieser Vorrichtungen in den Sumpf 20 flieißt. Die von
Tröpfchen freie Luft gelangt nun von dem rechten Ende des
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BAC 30
Kühlturmes durch Drehflügel 22, die die Luft nach oben
und von der Vorrichtung weglenken, um das Bestreben der
Luft aus dem Kühlturm zu verringern,,sich mit der in die verschiedenen Venturi-Rohre 15 eingesaugten Luft zu
mischen.
Die Bauart der Dunstausscheidevorrichtung 21 ist in der früheren USA-Patentanmeldung mit der Nummer 869 798 offenbart
worden, die am 27. Oktober 1969 im USA-Patentamt eingereicht worden ist, während die Schlitze 22 in einer
v/eiteren USA-Patentanmeldung dargestellt sind, und die
Steuersysteme dieser Anmeldung sind natürlich auch hier anwendbar. Ferner ist das hier veranschaulichte Niederblassystem
sehr einfach und gleichfalls in einer vorangegangenen USA-Patentanmeldung schon offenbart.
Die Niederblas-Anordnung nach den Figuren 1 und 2 besteht aus einer Ablaufrinne 23, deren Mundstück fluchtend
mit den Enden der Düsen 18 angeordnet ist, so dass eine Sperrung des die Düsen verlassenden V/assers in der Rinne
gefangen und durch die Leitung 24 dem Abwasser zugeführt wird. Der Riederblasstrom wird dem untersten Rohr 16 durch
eine Verbindung 25 mit der Ablaufrinne 23 entnommen,
wie dies bereits gleichfalls in der erwähnten USA-Patentanmeldung beschrieben ist.
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Das Rohr 25 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Ablaufrinne 23 gegenüber dem Dränagerohr 24 so angeordnet,
dass das in die Rinne 23 fliessende Wasser wann ist, wobei das Wasser einen Beitrag leisten kann,
um im Winter ein Frieren zu verhindern. Es ist auch der übliche Wasseröffnungshahn 26 vorgesehen, der durch
einen Schwimmer 27 gesteuert wird. Das gekühlte Wasser wird abgezogen, um es durch eine Leitung 28 zu verwenden,
die durch ein Sieb geschützt ist.
Besondere Aufmerksamkeit soll dem Umstand gewidmet werden,
dass die Venturi-Teile 15 einen Kreisquerschnitt haben. Jedes Teil zeigt ein offenes Mundstück: 29, ein halsförmiges
Teil 30 mit verengtem Querschnitt und einen erweiterten Expansionsbereich 31 niederstromseitig des halsförmigen
Teiles 30. Die die Düsen 18 verlassenden Sprühstrahlen zeigen eine konische Ausbildung und verlassen eine einzelne
Düse. Es ist aber möglich, den Querschnitt des kreisförmigen Venturi-Teils mit Sprühvorrichtungen oder Düsen
an vielen Sprühdüsen zu füllen, und hierdurch kann ein erheblich verbesserter Wirkungsgrad erzielt werden.
Wenn nun auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen wird, ist klar, dass hier Teile eines kreisförmigen Venturi-Rohres
dargestellt sind, und zwar die nun folgenden: ein Lufteinlassmund 32, eine Hohlkehle 33, und niederstromseitig
dieser Hohlkehle ein divergierendes Teil 34, die alle einen kreisförmigen Querschnitt zeigen. Im Bereich des
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BAC 30
Mundstückes 32 ist ein kreisringförmiges Sammelrohr 35
angeordnet, das mit am Umfang im Abstand liegenden Düsen versehen ist, die jede für sich so gebaut und orientiert
ist, dass ein fächerförmiger Sprühstrahl auf einem Radius eine kreisförmigen Querschnitts des Venturi-Eohres entsteht.
Die Art, in der diese Sprühstrahlen zusammenarbeiten, ist in Figur 4 veranschaulicht. Sie zeigen eine gute
Wirksamkeit, weil die Entlüfter und die Luft-Wasser-Mischung mit dem daraus resultierenden Wärmeübergang gut
sind. Diese fächerförmigen Sprühstrahlen fliessen ungefähr in der Ebene des kehlenförmigen Teils zusammen und
dichten dasselbe wirksam gegen ein Zurückblasen ab. Es soll noch bemerkt werden, dass die die Düsen 36 verlassenden
Sprühstrahlen zwei im wesentlichen flache Seiten · zeigen, nämlich da, wo die Divergenz niederstromseitig
der Düsen minimal ist und zwei Kanten 37 und 38 vorhanden sind, siehe Figur 4, die eng beieinanderliegen, aber
mehr Divergenz zeigen.
Anstelle der Verwendung eines kreisförmigen Sammelrohres gemäss den Figuren 3 und 4 ist es auch möglich, wieder
ein Sammelrohrsystem nach Art eines Baumes zu verwenden, der flachß Sprühmuster erzeugt, die den kreisförmigen
Querschnitt der Venturi-Rohre in verschiedenen Richtungen füllen, wie dies in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist. In
Figur 6 ist beispielsweise ein mittleres Sammelrohr 39 dargestellt, von dem im Abstand zueinander angeordnete
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Rohre 40 mit verschiedener Länge in entgegengesetzte Richtungen ausgehen, so dass sie den Kreisquerschnitt
des Venturi-Rohres abdecken. Die Düsen.sind in Längsrichtung
der Rohre angeordnet, und die Sprühstrahlen zeigen hier wieder eine flache Ausbildung, die so angeordnet
ist, dass die flachen Seiten abwechselnd parallel zueinander liegen, so dass sie im wesentlichen den
Kreisquerschnitt der Verengung des Venturi-Rohres füllen, siehe Figur 6. Anstelle der Anordnung der Sprühstrahlen
senkrecht zu der Längsachse der Rohre 40 können sie auch diagonal zu diesen Rohren liegen, wie in Figur 7 gezeigt,
wobei die diagonale Orientierung in verschiedenen Quadranten der gleichen Venturi-Verengung unterschiedlich
sein kann.
Gemäss den Figuren 8 und 9 ist die Wirkung etwa die gleiche wie die, die durch die Ausführungsform nach den
Figuren 3 und 4 erzeugt wird, mit der Ausnahme, dass anstelle eines Sammelrohres mit den Düsen nur eine einzelne
Düse 41 vorgesehen ist, die am Umfang im Abstand angeordnete Löcher 42 aufweist, von denen jedes einen fächerförmigen
Sprühstrahl erzeugt. Hier sind die Sprühstrahlen oder die Düsen wieder so angeordnet, dass die Längsachsen
der fächerförmigen Gestalt auf Radien der Verengung des Venturi-Rohres liegen.
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BAC 30
Es soll noch betont werden, dass die kreisförmigen Venturi-Eohre
nach den Figuren 3 bis 9 in irgendein er Anordnung
Verwendung finden können, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, oder die kreisförmigen
Venturi-Rohre können so gross sein, dass jedes einzelne
als die alleinige Pumpe des Yerdampfungswärmetauschers dient, oder es können Kombinationen von verschiedenen
Grossen verschiedener Venturi-Eohre verwendet werden.
Obschon die Erfindung im Zusammenhang mit einem Kühlturm beschrieben worden ist, kann sie auch bei einem
anderen Wärmeentzug verwendet werden, wie beispielsweise bei einem indirekten Verdunstungswärmetauscher,
z.B. einen Verdunstungs-Kondensator.
Die Erfindung kann auch bei anderen spezifischen Ausführungsformen
angewendet werden, ohne von dem Grundgedanken oder den wesentlichen Merkmalen abzuweichen.
Die beschriebene Ausführungsform und die erwähnten Abweichungen sollen daher alle nur als weitere Möglichkeit
und nicht als Einschränkungen aufgefasst werden, zumal der Erfindungsgedanke allein und nicht die vorstehende
Beschreibung massgebend sein soll. Alle Abwandlungen, die ihrer Bedeutung nach im Äquivalenzbereich
- 10 209343/0576
BAC 30 «
der Ansprüche liegen, sollen daher als unter den erwähnten Erfindungsgedanken fallend angesehen werden.
- 11 -
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Claims (6)
- BAC 30Baltimore Aircoil
Company, Inc.Paten tansp rucheVerdunstungswärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Platte und mehrere Venturi-Rohre enthält, die dicht nebeneinander an dieser Platte befestigt und in der gleichen Richtung orientiert sind, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um einen Wasserstrahl in jedes Venturi-Rohr zu leiten, dass weiter eine gemeinsame Mischkammer niederstromseitig der Venturi-Rohre angeordnet ist und dass eine Vorrichtung zur Rückgewinnung des Wassers aus der Mischkammer sowie eine Einrichtung zur Bildung eines .Luftauslasses aus dieser Kammer angeordnet sind. - 2. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in einer senkrechten Ebene angeordnet ist.
- 3. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung mit einem- 12 209849/057SBAC 30 Λ3kreisförmigen Querschnitt vorhanden ist, die Lufteinlass- und Auslassenden aufweist, wobei die Einrichtungen zum Versprühen mehrere Düsen zum Versprühen von V/asser in die· Leitung im Bereich des
Einlassendes zeigt, um die Luft in die Leitung einzusaugen und mit dem Wasser zu mischen, wobei die Düsen im wesentlichen flach auf gegenüberliegenden Seiten mit divergierenden Kanten ausgebildet sind, so dass sie die Form eines Fächers annehmen, und
dass diese Einrichtung so angeordnet ist, dass die hierdurch erzeugten Strahlen symmetrisch in der
Leitung liegen. - 4. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühvorrichtung so angeordnet ist, dass die Strahlen abwechselnd parallel liegen.
- 5. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen radial um die Achsen der Leitung angeordnet sind.
- 6. Verdunstungswärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen in parallelen Gruppen in Sektoren der Leitungen angeordnet sind.209849/0576V.Leerseite
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